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Dispositif de suivi de l'observance d'un traitement d'oxygénothérapie à
domicile
L'invention concerne un dispositif et une installation de suivi d'un
traitement
d'oxygénothérapie à domicile.
L'oxygénothérapie est un traitement consistant à administrer à un patient en
ayant
besoin, un gaz riche en oxygène, par exemple de l'oxygène pur ou un mélange
02/air, de
manière à maintenir ou à rétablir son taux d'oxygène sanguin. Ce traitement
permet
d'accompagner les patients souffrant de certaines pathologies respiratoires,
telles les Broncho-
Pneumopathies Chroniques Obstructives (BPCO), et d'améliorer ainsi leur
qualité et leur
espérance de vie.
Le traitement par oxygénothérapie est généralement mis en uvre à domicile,
c'est-à-
dire chez le patient. Dès lors, assurer un suivi des patients à domicile est
nécessaire, voire
primordial, de manière à pouvoir évaluer l'efficacité du traitement qui est
étroitement liée à la
durée de consommation d'oxygène quotidienne par les patients.
En d'autres termes, un suivi efficace du patient est indispensable pour
s'assurer de
l'observance du traitement par celui-ci, c'est-à-dire de déterminer la durée
pendant la journée
pendant laquelle il prend effectivement son traitement d'oxygénothérapie, et
pour ensuite
pouvoir évaluer l'efficacité réelle du traitement sur le patient considéré.
Pour ce faire, des dispositifs de suivi et de télésurveillance ont été
développés et
certains sont d'ores et déjà disponibles dans le commerce. Ces dispositifs
fonctionnent tous
selon plus ou moins le même principe, à savoir mesure de pression à
l'intérieur soit du conduit
reliant la source d'oxygène aux voies aériennes du patient, soit directement
au niveau de la
canule distribuant l'oxygène aux voies aériennes du patient, et/ou par mesure
du débit dans le
conduit ou dans la canule. Les mesures de pression et/ou de débit permettent
de détecter la
présence d'un débit d'oxygène et la respiration du patient.
Cependant, les dispositifs de suivi existants présentent un certain nombre de
problèmes
et inconvénients.
Certains de ces dispositifs ont un mode de fonctionnement reposant sur la
mesure en
un seul point, c'est-à-dire près de la source de gaz ou au milieu du conduit
de la canule, de
diverses grandeurs physiques, principalement la pression.
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Pour ces dispositifs, le signal venant de la source de gaz riche en oxygène
(i.e. le débit
de gaz) et le signal venant du patient (i.e. la respiration) sont souvent
difficiles à séparer. Ceci
oblige dès lors à utiliser des plages de fonctionnement réduites et conduit à
de fortes
imprécisions ou incertitudes de mesure (cf. Figure 3). Par exemple, dans
certains cas, le
patient peut être considéré par l'appareil de suivi comme 'présent' alors
qu'en réalité, il n'y a
que la source de gaz de branchée et que le patient est absent ou non relié au
système de
délivrance de gaz respiratoire.
Les autres dispositifs utilisent des canules doubles lumen. Dans ce cas, l'un
des deux
conduits de la canule est utilisé pour faire passer l'oxygène jusqu'à la
sortie de la canule. Ce
conduit est connecté à l'appareil de monitoring sur un connecteur relié à un
tuyau traversant
l'appareil. En entrée de ce tuyau est connecté le tuyau venant de la source
d'oxygène. Le tuyau
est équipé d'un capteur de pression et/ou de débit. L'autre conduit est
connecté à l'appareil de
monitoring sur un connecteur relié à un capteur de pression embarqué dans
l'appareil de
monitoring. L'analyse du signal mesuré par ce capteur permet de détecter la
respiration d'un
patient sans être gêné par les perturbations de la source d'oxygène. Mais les
canules doubles
lumen, parce qu'elles sont plus chères, sont moins nombreuses et moins
diversifiées que les
canules simples.
Dans certains cas, il n'est donc pas possible d'adapter les canules au besoin
du patient :
le traitement en sera moins efficace ou le patient n'adhérera pas à son
traitement.
Par ailleurs, certaines sources d'oxygène à valve à la demande nécessitent
d'être reliée
au deuxième conduit d'une canule double lumen. Dans ce cas, l'appareil de
monitoring ne
fonctionnera pas : le deuxième conduit ne sera pas connecté au capteur de
pression embarqué
et l'appareil ne détectera plus la respiration du patient.
De plus, les systèmes actuels ne détectent souvent que l'observance, alors
qu'il est
nécessaire de connaitre non seulement l'observance du patient pour
éventuellement
l'accompagner plus dans son traitement mais aussi l'efficacité du traitement
pris par le patient.
Le problème qui se pose alors est de proposer un dispositif de suivi d'un
traitement
d'oxygénothérapie à domicile amélioré.
La solution est un dispositif de suivi de l'observance d'un traitement
d'oxygénothérapie comprenant :
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i) une canule nasale permettant d'alimenter les narines d'un patient en un gaz
riche en
oxygène,
ii) une unité de mesure et de transmission de données agencée sur ou au niveau
de la
canule nasale comportant :
. un capteur de pression et un capteur de température aptes à et conçus pour
obtenir des
données brutes de mesure de pression et de température mesurées par lesdits
capteurs, et
. un premier système de transmission de données apte à et conçu pour
transmettre les
données de mesure brutes mesurées par lesdits capteurs, à une unité
d'acquisition et de
traitement de données et
iii) une unité d'acquisition et de traitement de données comprenant :
. un algorithme d'analyse permettant de recueillir les données de mesure
brutes émises
par le système de transmission de données et de traiter lesdites données
brutes pour obtenir des
données de mesure traitées,
. et un deuxième système de transmission de données apte à et conçu pour
transmettre
tout ou partie des données de mesure brutes et des données de mesure traitées
par l'algorithme
d'analyse, vers au moins un dispositif de réception de données distant.
Selon le cas, le dispositif de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs
des
caractéristiques techniques suivantes :
- les capteurs de pression et de température sont aptes à et conçus pour
obtenir des
données brutes de mesure de pression et de température, et pour les convertir
en signaux
électriques de pression et de température.
- la canule nasale est raccordée fluidiquement à au moins un conduit souple
d'amenée
de gaz.
- le premier système de transmission de données et/ou le deuxième système de
transmission de données comprennent une antenne émettrice, de préférence une
antenne
émettrice ayant une portée de plusieurs mètres.
- l'unité d'acquisition et de traitement de données comprend au moins un
microprocesseur.
- l'unité d'acquisition et de traitement de données comprend au moins une
mémoire de
stockage de données.
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- l'unité d'acquisition et de traitement de données comprend un boitier
comportant
l'algorithme d'analyse et le deuxième système de transmission de données.
- les capteurs de pression et de température sont aptes à et conçus pour
obtenir des
données brutes de mesure de pression et de température, et pour les convertir
en signaux
électriques de pression et de température, respectivement.
- l'unité de mesure et de transmission de données comprend en outre un
capteur de
concentration en CO2 ou en 02, ou un capteur d'accélération, et le premier
système de
transmission de données est apte à et conçu pour transmettre les données de
mesure brutes
mesurées par lesdits capteurs de concentration en CO2 ou en 02, ou
d'accélération, à l'unité
d'acquisition et de traitement de données.
- les capteurs de pression, de température et de concentration en CO2 ou en
02, ou
d'accélération sont aptes à et conçus pour obtenir des données brutes de
mesure de pression,
de température et de concentration en CO2 ou en 02, ou d'accélération, et pour
les convertir en
signaux électriques de pression, de température et de concentration en CO2 ou
en 02, ou
d'accélération, respectivement.
- il comprend une source d'énergie électrique alimentant l'unité de mesure
et de
transmission de données en courant électrique.
- le premier système de transmission de données comprend un microprocesseur
apte à
opérer un filtrage ou un moyennage des données brutes.
Par ailleurs, l'invention concerne aussi une installation d'oxygénothérapie
comprenant un dispositif de suivi de l'observance d'un traitement
d'oxygénothérapie selon
l'invention ; et un dispositif de réception de données distant coopérant avec
l'unité
d'acquisition et de traitement de données du dispositif de suivi de
l'observance.
De préférence, le dispositif de réception de données distant comprend un
serveur. Les
données peuvent y être notamment mémorisées, transformées, analysées,
converties, affichées,
éditées, consultées, utilisées pour établir des rapports, un diagnostic, des
courbes, des graphes,
des tableaux....
La présente invention va maintenant être mieux comprise grâce aux explications
suivantes données en références aux Figures annexées parmi lesquelles :
- la Figure 1 représente une vue schématique d'un mode de réalisation d'un
dispositif
de suivi de l'observance d'un traitement d'oxygénothérapie selon la présente
invention ;
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- la Figure 2 représente une vue schématique du dispositif de la Figure 1
porté par un
patient et sa coopération avec les autres composants d'une installation selon
l'invention ; et
- la Figure 3 montre les différences de signal de pression existant en
divers sites de la
canule d'amenée d'oxygène.
5 La Figure 1 schématise un mode de réalisation d'un dispositif de suivi
de l'observance
d'un traitement d'oxygénothérapie selon la présente invention. Celui-ci
comprend une canule
nasale 1 permettant d'alimenter les narines d'un patient en un gaz riche en
oxygène, par
l'intermédiaire de deux expansions ou embouts 14, 15 venant se positionner à
l'intérieur des
narines du patient.
La canule nasale 1 est creuse et est alimentée par un gaz riche en oxygène
grâce à un
conduit souple 10 d'alimentation en gaz reliant fluidiquement une source de
gaz riche en
oxygène, telle une bouteille d'oxygène (non schématisée), à la canule nasale
1. Le conduit
souple 10 vient se connecter sur la source de gaz grâce à un connecteur 16
situé à son
extrémité amont.
Dans le mode de réalisation présenté en Figure 1, le conduit souple 10 se
ramifie (en
11) en deux sous-conduits 12, 13 venant chacun se raccorder, via leur
extrémité aval, à la
canule nasale 1 pour amener de l'oxygène à la canule 1 et donc à chacun des
embouts 14, 15.
Toutefois, selon un autre mode de réalisation (non représenté), on peut aussi
utiliser
une canule 1 dont le conduit d'alimentation 10 ne se ramifie pas et vient se
raccorder
uniquement d'un côté de la canule 1.
Selon l'invention, on agence une unité de mesure et de transmission de données
2 sur
ou au niveau, c'est-à-dire à proximité immédiate ou dans la région, de la
canule nasale 1. De
préférence, l'unité de mesure et de transmission de données 2 et la canule 1
sont solidaires
l'une de l'autre.
Celle unité de mesure et de transmission de données 2 comporte une combinaison
de
plusieurs capteurs, à savoir au moins un capteur de pression et un capteur de
température, et
éventuellement un capteur de concentration en CO2 et/ou en 02 et/ou un capteur
d'accélération.
Les mesures prises par cette unité 2, c'est-à-dire obtenues par les capteurs
susmentionnés, peuvent permettre de détecter la respiration du patient et/ou
son activité.
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Les capteurs de l'unité 2 permettant de réaliser des mesures de pression et de
température, et éventuellement de concentration en CO2 ou d'02 et/ou
d'accélération, et/ou de
capacité au niveau de la canule nasale 1, donc au plus près du patient.
Une fois mesurées, ces informations ou données brutes de mesure de pression et
de
température, et optionnellement de concentration en CO2 ou en 02 et/ou
d'accélération, et/ou
de capacité, sont converties en signaux électriques qui sont transmis ensuite
par un premier
système de transmission de données, de préférence intégré à l'unité 2.
Ce premier système de transmission de données comprend par exemple un
microprocesseur qui peut gérer un premier traitement des données brutes tel
qu'un filtrage ou
moyennage, et une antenne à courte portée, par exemple d'une portée de
quelques mètres.
La transmission se fait par exemple sur le mode radio-fréquence ou acoustique
(SAW
ou ultrason).
L'énergie nécessaire aux mesures et à la transmission des données peut être
apportée
par des fils intégrés directement dans la canule 1 et reliés à l'autre bout à
une source d'énergie,
mais de préférence par une unité de récupération d'énergie qui peut être une
unité de
récupération d'énergie mécanique, par exemple via un transducteur qui
transforme l'énergie
vibratoire d'une micro-poutre en courant électrique, ou une unité de
récupération d'énergie de
rayonnement, par exemple via un transducteur qui transforme l'énergie d'ondes
RF ou
acoustiques ou d'ultrasons en courant électrique.
Les données brutes sont recueillies et traitées au sein d'une unité 3
d'acquisition et de
traitement de données située à distance de la canule nasale 1.
Au sein de l'unité 3 d'acquisition et de traitement de données, encore appelé
boitier
d'acquisition, un algorithme d'analyse 4 permet de recueillir les données de
mesure brutes
émises par le système de transmission de données et de les traiter pour
obtenir des données de
mesure traitées, qui sont ensuite transmises par un deuxième système 5 de
transmission de
données.
En fait, le deuxième système 5 de transmission de données est apte à et conçu
pour
transmettre les données de mesure brutes et/ou des données de mesure traitées
par l'algorithme
d'analyse, vers au moins un dispositif de réception 6 de données distant, tel
un serveur distant
où elles peuvent être traitées, stockées...
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Dans ce deuxième système de transmission 5 de données, la transmission se fait
par
exemple sur le mode GPRS, ou bien par écriture des données sur une carte SD
qui peut ensuite
être lue sur un ordinateur ou PC, portable ou non, ou par un système capable
de transmettre
automatiquement les données vers le dispositif de réception de données
distant, tel un serveur
distant.
L'idée est donc d'utiliser plusieurs capteurs aussi discrets que possibles,
agencés
directement sur la canule 1 et communiquant avec un boitier d'acquisition
adapté, c'est-à-dire
l'unité 3. Ce boitier 3 peut être complètement déporté loin du patient, par
exemple sur ou au
niveau de la source de gaz, soit porté par le patient. Il peut contenir un ou
des capteurs de
pression, et optionnellement de débit et/ou d'accélération.
Dans le cas de capteurs de pression et/ou de débit, le dispositif de
l'invention est
équipé d'un conduit le traversant, et de connecteurs pneumatiques compatibles
avec les tuyaux
et canules à oxygène à chaque bout. Le flux d'oxygène provenant de la source
traverse le
boitier par ce conduit.
Les capteurs sont soit jetables, au même titre que la canule 1, soit
désinfectables, c'est-
à-dire stérilisables, et donc réutilisables. Dans les deux cas, ils peuvent
être montés sur
n'importe quelle canule 1. S'ils sont désinfectables et/ou stérilisables, ils
doivent pouvoir être
démontés et ils doivent être protégés par un gel ou une membrane, de type Gore-
TexTm par
exemple, supportant la désinfection sans gêner la mesure.
L'unité de mesure 2 est par exemple équipée d'une aiguille lui permettant de
percer la
canule 1 afin que le ou les capteur(s) puisse(nt) réaliser des mesures des
caractéristiques du
gaz à l'intérieur de la canule. Les deux unités de mesures sont équipées de
bagues leur
permettant d'être attachées et éventuellement détachées de la canule 1. Les
bagues ainsi que
les capteurs doivent être recouvert d'un matériau confortable pour le patient.
Comme schématisé en Figure 1, on peut utiliser un boitier 3 permettant
l'enregistrement des données et leur transmission, comprenant un micro-
processeur à
algorithme 4, une puce mémoire permettant d'enregistrer tout ou partie des
données brutes
et/ou traitées, une antenne radiofréquence 7 permettant d'assurer la
transmission sans fil des
données brutes ou traitées et l'alimentation de l'unité de mesure si celle-ci
est alimentée par
une unité de récupération d'énergie de type RF, et une batterie 8 permettant
au système de
fonctionner en totale autonomie.
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La batterie 8 peut être rechargeable soit simplement via une prise
d'alimentation qui
peut être branchée directement au secteur, lorsque ce boitier 3 est
complètement déporté du
patient, soit par induction, soit via une prise d'alimentation associée au
connecteur
pneumatique lorsque ce boitier 3 est porté par le patient et qu'il est équipé
d'un conduit le
traversant. Dans ce dernier cas, le tuyau 10 reliant la source d'oxygène au
patient intégrera un
fil d'alimentation électrique qui est relié, côté source, au secteur.
La Figure 2 schématise le fonctionnement d'un dispositif selon l'invention, en
particulier la transmission des données entre les différents éléments ou
unités, lorsque ledit
dispositif selon l'invention équipe un patient 20.
Comme on le voit, les informations ou données de type pression et température,
et
éventuellement de teneur en CO2 ou en 02, de capacité et/ou d'accélération,
sont mesurées par
des capteurs situés sur la canule 1 alimentant le patient 20 en oxygène
provenant d'une source
d'oxygène soit fixe 18, soit mobile 17, telle une petite bouteille d'oxygène
ambulatoire.
Les données ainsi recueillies sont ensuite transmises au boitier 3 faisant
office d'unité
d'acquisition et de traitement de données. Ce boitier 3 est agencé à distance
de la canule 1. Par
exemple, il peut être agencé sur le conduit flexible 10 acheminant le gaz
riche en oxygène, tel
de l'oxygène pur, depuis la source d'oxygène 17, 18 jusqu'à la canule nasale 1
alimentant les
voies aériennes nasales du patient 20, ou le cas échéant sur l'une ou l'autre
des sources
d'oxygène 17, 18.
Le boitier 3 peut lui-même aussi mesurer d'autres données de pression et/ou
des
données de débit et/ou d'accélération. Il peut, après acquisition et/ou
réception des données
brutes, les stocker sous forme brute et par ailleurs les traiter au moyen d'un
algorithme
d'analyse approprié pour obtenir des données de mesure traitées qui peuvent à
leur tour être
stockées et/ou émises par un deuxième système de transmission de données 5
interne au
boitier 3.
Les données de pression et de température, et/ou de teneur en CO2 et/ou en 02
ou
autres, mesurées sur l'unité de mesure 2 peuvent être mémorisées sur une
période tampon d'au
moins 30 sec, par exemple de 1 min ou plus. Les données mémorisées pourront
être filtrées
pour supprimer toute perturbation due à l'environnement.
La détection de la respiration d'un patient est déduite de la variation d'au
moins une de
ces données pendant la période tampon.
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Puis un algorithme, par exemple comprenant des composantes de type FFT, est
appliqué à ou aux données mémorisées pour en déduire la fréquence respiratoire
moyenne et
maximale.
Les données d'accélération mesurées sur l'unité de mesure 2 ou dans le boitier
3 sont
mémorisées sur une période tampon, par exemple 1 min.
Des indicateurs du niveau d'activité sont calculés à partir de ces données,
par exemple
le signal magnitude vector (vecteur magnitude), et/ou le signal magnitude
area (aire de
magnitude), et/ou la moyenne, et/ou l'écart type, et/ou la variance. Ces
indicateurs d'activités
sont ensuite comparés à des seuils fixés expérimentalement en fonction des
niveaux d'activité
qu'il faut détecter : au repos, en activité, assis, allongé, etc.
Les données de pression et/ou de débit mesurées dans le boitier 3 sont
mémorisées sur
une période tampon, par exemple 6 sec. La moyenne de ces valeurs est calculée
et on en
déduit la présence ou non d'un débit d'oxygène et éventuellement la valeur de
ce débit
d'oxygène.
Tout ou partie des données de mesure brutes et/ou des données de mesure
traitées sont
alors envoyés vers au moins un dispositif de réception de données distant, en
particulier vers
un serveur ou analogue où elles sont conservées et utilisées par la suite pour
déterminer si le
patient 20 observe bien son traitement et si ce traitement est efficace.
En d'autres termes, une ou deux unités de mesure et de transmission de données
2 sont
agencées sur la canule nasale 1 et comportent des capteurs de pression et de
température, et
éventuellement un ou des capteurs supplémentaires de concentration en CO2 ou
en 02, de
capacité, d'accélération ou une combinaison de ceux-ci. Ces capteurs sont sans
batterie et
puisent leur énergie d'une source externe, c'est-à-dire de fils intégrés dans
la canule 1 ou d'une
unité de récupération d'énergie.
Par ailleurs, l'unité d'acquisition 3 située sur le patient ou
éloignée/distante du patient,
a la capacité de traiter les données recueillies avec un algorithme 4
d'analyse approprié, c'est-
à-dire un logiciel de téléchargement des données traitées et brutes, et
possède en outre un
moyen de communication 5 capable de transmettre les informations à un serveur
distant 6.
L'unité d'acquisition 3 peut également être équipée de capteurs pour compléter
les
données recueillies par l'unité canule nasale, par exemple débit,
concentration en gaz et/ou
accélération.
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Par ailleurs, la Figure 3 représente les différences de signal de pression
existant en
divers sites de la canule d'amenée d'oxygène. Comme on le voit, le signal de
pression est
d'autant plus précis et exploitable qu'il est mesuré à proximité du patient
20. Il en va de même
du signal de température.
5 Le
fait que l'on mesure le signal au niveau du nez permet d'obtenir un signal
patient de
pression et un signal de température plus forts que chacun de ces signaux
lorsqu'il est mesuré
au niveau de la source de gaz 17, 18 ou entre la source de gaz et la canule.
Ceci permet dès lors de bien comprendre l'intérêt du dispositif selon la
présente
invention dont les capteurs de pression et de température 2 sont situés au
niveau du nez, c'est-
10 à-
dire sur la canule 1, et qui communique avec un boitier d'acquisition 3 placé
plus loin, par
exemple soit sur le conduit 10 amenant le gaz à la canule 1, soit externe à
l'équipement
médical.
En fait, le fait que les capteurs 2 de pression et de température, voire
d'autres capteurs,
soient situés près du patient permet d'amplifier le signal patient par
rapport au signal au
niveau de la source de gaz 17, 18, et donc facilite leur séparation et
l'analyse qui en découle.
En effet, ce sont les variations du signal patient qui sont intéressantes et
doivent être
exploitées pour en déduire la respiration du patient, les périodes de
respiration par la bouche et
la fréquence respiratoire du patient.
Se placer juste à la naissance de ce signal permet donc de s'affranchir de la
gêne
occasionnée par la source de gaz 17, 18 que l'on observe généralement lorsque
les capteurs
sont placés sur le conduit 10 arrivant à la canule 1 à mi-chemin entre le
patient 20 et la source
de gaz 17, 18.
Le dispositif et l'installation selon l'invention permettent d'améliorer
considérablement le suivi de l'observance d'un traitement d'oxygénothérapie à
domicile d'un
patient, c'est-à-dire un traitement mis en uvre en dehors de l'hôpital,
notamment au domicile
du patient.
